Techy
INGENIERÍA

828 toneladas sobre un plato de 305 metros: el radiotelescopio de Arecibo cayó porque el zinc que sujetaba sus cables cedió en los 39 meses tras el huracán María

Las Academias Nacionales de EEUU atribuyen el colapso a una fluencia del zinc nunca documentada en más de un siglo, iniciada con el huracán María en 2017 y con tres cables rotos entre agosto y diciembre de 2020.

Adiós a Arecibo: el primer radiotelescopio que envió un mensaje al espacio

Los astrónomos no dan crédito: localizan el origen de una de las ráfagas de radio más brillantes jamás detectadas que recorrió 130 millones de años luz

El radiotelescopio de Arecibo, en Puerto Rico, se vino abajo el 1 de diciembre de 2020 porque el zinc que anclaba sus cables a los terminales fue cediendo durante años, según el análisis de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de Estados Unidos. La plataforma de instrumentos, de unas 828 toneladas, cayó sobre el plato de 305 metros tras la rotura de tres cables en menos de cuatro meses.

El comité que firmó el informe, presidido por el ingeniero Roger McCarthy, de McCarthy Engineering, concluye que la causa raíz fue «una fluencia del zinc a largo plazo, acelerada y sin precedentes» en los casquillos de los cables. Es el primer caso registrado en más de un siglo de uso de esas piezas.

Cables de 175 metros sobre el plato

Terminado en 1963 en una depresión del terreno cerca de la ciudad de Arecibo, fue el mayor radiotelescopio de una sola antena del mundo hasta 2016, de acuerdo con el informe. Durante 57 años sirvió a la radioastronomía, a la investigación planetaria y a las geociencias, y desde allí se emitió en 1974 el famoso mensaje de Arecibo hacia el espacio.

Su plataforma colgaba a unos 150 metros sobre el plato, sujeta desde tres torres de hormigón por 12 cables principales de unos 7,6 centímetros de grosor y 175 metros de largo. En 1997 los ingenieros le añadieron la cúpula gregoriana, con reflectores secundarios y receptores, y el peso creció un 40 %, hasta 913 toneladas cortas estadounidenses (unas 828 toneladas métricas).

Para repartir esa carga se instalaron 12 cables auxiliares, y el sistema mantuvo un factor de seguridad superior a 2, lo que significa que los cables resistían más del doble de la tensión que soportaban en servicio.

El radiotelescopio de Arecibo en diciembre de 2012, con la plataforma y la cúpula gregoriana colgadas sobre el plato. (Foto: RealtimeAI/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

Zinc fundido dentro de cada casquillo

Cada cable terminaba en un casquillo de vertido, una pieza de acero en forma de cono dentro de la cual se abren los alambres y se rellenan con zinc fundido que, al enfriarse, hace de tapón. La fluencia es la deformación lenta que sufre un material sometido a una carga constante, aunque esa carga quede muy por debajo de la que haría falta para romperlo.

Según el comité, ese proceso actuó en Arecibo con tensiones inferiores al 50 % de la resistencia de los cables, así que el margen de seguridad de 2 no protegía frente a él. Cables y terminales eran piezas de catálogo, con décadas de buen funcionamiento en otras estructuras, y las pruebas no revelaron defectos de diseño, materiales o mano de obra que pesaran de forma importante en el colapso.

39 meses tras el huracán María

La secuencia que acabó con el telescopio duró 39 meses y arrancó con el huracán María, que golpeó la isla el 20 de septiembre de 2017 con categoría 4, según el análisis. Las inspecciones de la firma Ammann & Whitney en 2003 y 2011 habían observado en todos los cables una separación del zinc en el borde de los casquillos que no había aumentado de forma medible desde 2003, con desplazamientos de cable de unos 1,3 centímetros.

A finales de 2018 y principios de 2019, en cambio, los inspectores vieron que el casquillo auxiliar de un cable de retenida, el B12W, había cedido más de 3,8 centímetros y que el del cable auxiliar M4N lo había hecho 2,9 centímetros en el extremo de la torre 4. «El telescopio de Arecibo avisó con claridad tras María de que estaba en apuros estructurales», escriben los autores, que califican de «alarmante» la falta de preocupación documentada de los ingenieros contratados.

El 10 de agosto de 2020 el cable M4N se soltó de su casquillo con menos de la mitad de su carga de diseño. Al caer dañó unos 250 de los cerca de 40.000 paneles de aluminio del plato, según el informe que la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) entregó al Congreso. El 6 de noviembre falló un cable principal de la misma torre, tres días antes de que empezaran las reparaciones provisionales.

Tras esa segunda rotura, según el mismo informe, el ingeniero responsable de la estructura avisó a la NSF de que un nuevo fallo de cable «probablemente sería catastrófico». El 19 de noviembre la agencia anunció que desmantelaría el telescopio de forma controlada. Cada uno de los tres cables principales que quedaban en la torre 4 soportaba ya unos 3.560 kilonewtons, el peso de unas 363 toneladas.

En la mañana del 1 de diciembre se rompió otro de esos cables y la plataforma cayó, barrió el plato y lo atravesó. Las torres 4 y 12 perdieron sus 18 metros superiores y la torre 8, unos 37, aunque nadie resultó herido porque la zona de exclusión trazada en noviembre era correcta, según la NSF.

Restos de la plataforma de instrumentos sobre los paneles rotos del plato de Arecibo tras el colapso del 1 de diciembre de 2020. (Foto: Michelle Negron/U.S. National Science Foundation)

Sospechas sobre el propio transmisor

Para explicar por qué el zinc cedió en Arecibo y en ningún otro lugar, el comité plantea una hipótesis que llama electroplasticidad de baja corriente. Los cables colgaban en el haz de uno de los transmisores de radio más potentes del planeta, que pudo inducir en ellos corrientes débiles durante décadas. En el laboratorio se ha comprobado que una corriente eléctrica que atraviesa el zinc acelera su fluencia.

Esa idea explicaría, según los autores, por qué el primero en fallar fue un cable auxiliar con solo 23 años de servicio y no uno de los principales, que llevaban 57 años colgados. Sin el huracán María, añade el informe, «el comité cree que el telescopio seguiría hoy en pie», aunque podría haber caído más tarde si nadie hubiera atajado esa fluencia acelerada.

Escombros, aceite y un centro educativo

La retirada de escombros y de la tierra empapada del aceite hidráulico que se derramó en el derrumbe costaría entre 30 y 50 millones de dólares, según el primer cálculo de la NSF. La agencia anunció en 2023 más de 5 millones de dólares para crear en el recinto el centro educativo Arecibo C3, cuya apertura oficial retrasó en octubre de 2024 hasta 2025.

En su página sobre el observatorio, la NSF recuerda que Arecibo ayudó a demostrar las ondas gravitacionales de un púlsar binario y que allí se descubrió el primer planeta fuera del sistema solar. Hoy la caza de señales de radio lejanas depende de otros instrumentos, como los que han permitido localizar el origen de una de las ráfagas de radio más brillantes. La misma agencia ha decidido además demoler otra instalación veterana, el telescopio solar Dunn, en Nuevo México.

Nadie midió corrientes en los cables

La hipótesis de la electroplasticidad se apoya solo en indicios, porque nadie registró en Arecibo las corrientes inducidas en los cables, como reconoce el comité. Los ensayos de laboratorio con zinc usaron corrientes mucho mayores durante periodos mucho más cortos. El informe tampoco descarta del todo un defecto de diseño no detectado, fallos en la fabricación de los casquillos o la fragilización por hidrógeno.

Por eso recomienda que la NSF ofrezca a los investigadores los casquillos y tramos de cable que se conservan, y que las grandes instalaciones científicas cuenten con manuales de mantenimiento, inspecciones independientes y fondos fijos para vigilar su estado.

El análisis completo se ha publicado en National Academies Press en 2024.

Crédito de la imagen: Michelle Negron/U.S. National Science Foundation.